Các trạm lắng nghe đường truyền Đườn g truyề n rảnh? Tiếp tục chờ
Truyền dữ liệu Phát hiện xung đột?
Quá trình truyền dữ liệu được thực hiện Ngừng truyền, gửi tín hiệu
cảnh báo, tiếp tục chờ Yes No Yes No Hình 5.9 Quá trình CSMA/CD
Sự mô tả về mạng Ethernet được xác định trong chuẩn IEEE 802.3. Về
giao thức, mạng này sử dụng phương pháp CSMA/CD để truy xuất đường truyền. Hình trạng chính của Ethernet là đường trục bus tuyến tính, tuy nhiên mỗi thành phần của nó có thể là hình trạng star. (Star-wired bus)
5.5.1 Các loại cáp mạng Ethernet
Ethernet có thể hoạt động trên ba loại cáp khác nhau, mỗi loại có những hạn chế, yêu cầu và các thành phần riêng. Mạng Ethernet chủ yếu sử dụng cáp Ethernet chuẩn (Thicknet) và cáp Ethernet mảnh (Thinnet). Chi tiết về các loại cáp này xem lại phần Coaxial cable của chương 3.
Ngoài hai loại chính trên, hiện nay trong các mạng cục bộ Ethernet còn sử dụng loại cáp xoắn đôi không bọc kim loại (unshielded twisted-pair – UTP). Chi tiết về loại cáp này xem lại phần Twisted Pair Cable của chương 3.
Chuẩn Ethernet IEEE 802.3 mô tả ba loại cáp sử dụng trong mạng Ethernet là 10Base2, 10Base5 và 10Base-T (xem lại chương 3).
Mạng Ethernet là một lựa chọn tốt cho các mạng có lưu lượng đôi khi thay đổi mạnh. Mạng Ethernet không thích hợp cho các kiến trúc mạng cục bộ có yêu cầu tải ổn định.
Một ưu điểm của mạng Ethernet là khả năng sử dụng các giao thức khác, đặc biệt là giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Chính điều này làm cho mạng Ethernet dễ dàng cho việc truy xuất các minicomputer và các trạm công suất cao. Mạng Ethernet cũng là một chọn lựa tốt cho các mạng trong môi trường kỹ thuật, vì các nút trong môi trường này thường là các trạm cài đặt hệ điều hành UNIX sử dụng giao thức TCP/IP.
5.5.2 Phân đoạn mạng Ethernet
Một mạng Ethernet bao gồm các nút gắn tới đường trục bus của nó ở những cự ly khác nhau. Đường trục bus này thực sự là cáp chính dài của mạng Ethernet. Phần cáp chính này và các nút gắn tới nó được gọi là phân đoạn mạng
Ethernet (Ethernet trunk segment).
Đa số các mạng Ethernet không thực thi một cáp dài. Thông thường cáp phân đoạn mạng được chia thành một dãy các cáp được kết nối qua các bộ chuyển tiếp(repater), cầu (bridge) và các bộ tìm đường (router).
Bảng ở phần 5.5.3 và 5.5.4 dưới đây là những mô tả chuẩn IEEE 802.3, trong đó cáp phân đoạn được giới hạn trong khoảng cách có thể truyền một tín hiệu. Cáp phân đoạn có chiều dài cực đại và bị hạn chế số nút có thể gắn tới nó. Phân đoạn mạng có thể được chia thành các đơn vị nhỏ hơn bằng việc sử dụng các đầu nối (connector). Phân đoạn mạng cáp đồng trục dày có chiều dài tối đa 500 mét (1640 feet) và có thể có tối đa 100 nút. Phân đoạn mạng cáp đồng trục mảnh có chiều dài tối đa 185 mét (607 feet) và có thể gắn tối đa 30 nút.
Một bộ chuyển tiếp (repeater) là một thiết bị dùng để mở rộng chiều dài của cáp phân đoạn mạng Ethernet. Các phân đoạn mạng bổ sung có thể mở rộng phân đoạn mạng Ethernet, tuy nhiên một phân đoạn mạng không thể được mở
rộng vượt quá giới hạn xác định. Chú ý rằng mỗi nút cuối của một phân đoạn phải được gắn đầu nối terminator và một trong các nut phải được nối đất.
Mạng Ethernet không có một hub hoặc concentrator riêng như đối với hình trạng ring hoặc star. Mỗi cáp phân đoạn riêng rẽ đóng vai trò như một hub
hoặc concentrator.
Một mạng Ethernet cũng có thể kết hợp các cáp Thinnet và Thicknet trong cùng một mạng. Tuy nhiên mỗi loại cáp có đặc tính kỹ thuật riêng và việc cài đặt mạng phải tuân theo các đặc tính của cả hai loại cáp này.
5.5.3 Các quy tắc nối cáp Ethernet mảnh (10Base2)
Các tham số cho cáp Ethernet mảnh (10Base2) được trình bày trong bảng dưới đây:
Các tham số cho cáp Ethernet mảnh (10Base2) Giá trị
Tốc độ cực đại của dữ liệu 10 Mbps
Số repeater cực đại 4
Chiều dài cực đại cho phân đoạn cáp đồng trục 185 mét Số trạm cực đại / 1 phân đoạn 30
Tổng số trạm cực đại 90
Khoảng cách nhỏ nhất giữa các trạm 0,5 mét
5.5.4 Các quy tắc nối cáp Ethernet dày (10Base5)
Các tham số cho cáp Ethernet dày được trình bày trong bảng sau:
Các tham số cho cáp Ethernet dày (10base5) Giá trị
Tốc độ cực đại của dữ liệu 10 Mbps
Số repeater cực đại 4
Chiều dài cực đại cho phân đoạn cáp đồng trục 500 mét Chiều dài cáp cực đại của transceiver 50 mét Chiều dài cực đại của phân đoạn mạng nối kết 1500 mét Số trạm cực đại / 1 phân đoạn 100
Tổng số trạm cực đại 300
Khoảng cách giữa các trạm n*2,5 mét (n=1,2,3, …)
Các mạng cục bộ Ethernet truyền thống gọi là mạng Ethernet dùng chung. Mạng này cung cấp tổng băng thông cố định được dùng chung giữa các thiết bị kết nối trên một phân đoạn. Hai nút mạng không thể gửi và nhận dữ liệu đồng thời, vì mạng Ethernet dùng chung này sử dụng một hub có chức năng nhận tín hiệu, sau đó khuếch đại và truyền lại tín hiệu đó tới mọi thiết bị.
5.5.6 Mạng Ethernet chuyển mạch (Switched Ethernet)
Mạng Ethernet chuyển mạch sử dụng một bộ chuyển mạch (switch) thay cho một hub. Switch này có thể phân tách một phân đoạn mạng thành các phân đoạn mạng độc lập nhỏ hơn. Mỗi phân đoạn nhỏ này có thể có lưu lượng riêng và cho phép nhiều nút truyền và nhận dữ liệu đồng thời. Như vậy, một mạng Ethernet chuyển mạch trở thành nhiều mạng Ethernet dùng chung độc lập, liên kết với nhau bởi switch. Điều này có nghĩa là băng thông được sử dụng hiệu quả hơn nhiều.
Mạng Ethernet chuyển mạch có những cải tiến đáng kể vì số các nút hoặc trạm đang tranh chấp đường truyền mạng ở bất kỳ khoảng thời gian nào được giảm đi rõ rệt. Chẳng hạn, nếu có 100 trạm trên mạng Ethernet chuyển mạch,
mạng này có 100 máy tính đang cố giao tiếp cùng một lần. Vì mạng Ethernet sử dụng phương pháp CSMA/CD, khả năng xung đột là rất lớn. Tuy nhiên, nếu phân đoạn 100 trạm này được phân chia thành bốn phân đoạn độc lập (với số trạm ngang đều nhau) bằng việc sử dụng một switch, chỉ có 25 trạm tranh chấp đường truyền mạng. Điều này giảm thiểu khả năng xung đột một cách đáng kể.
5.5.7 Các kiểu khuôn dạng Ethernet (Ethernet Frame Types)
Có bốn kiểu khuôn dạng dữ liệu khác nhau được sử dụng trong mạng Ethernet bao gồm Ethernet 802.2, Ethernet 802.3, Ethernet II, và Ethernet SNAP (Xem lại mục 2.3.1 giới thiệu về khuôn dạng Ethernet tổng quát) . Mỗi kiểu khuôn dạng có phần khác nhau và chúng đều có bốn trường chung: địa chỉ nguồn (source addres), địa chỉ đích (destination address), dữ liệu (data) và trường kiểm tra lỗi (error-checking). Các kiểu khuôn dạng Ethernet được sử dụng thông thường nhất là Ethernet 802.2 và Ethernet 802.3. Các khuôn dạng Ethernet có kích thước biến đổi từ tối thiểu 64 byte tới tối đa 1518 byte. (Mỗi khuôn dạng chứa thông tin header kích thước14 byte cộng với trường Frame Check Sequence chiều dài 4 byte. Phần dữ liệu của khuôn dạng có kích thước biến đổi từ 46 byte tới tối đa 1500 byte. Kích thước tổng cộng của frame được tính toán đơn giản bằng cách cộng kích thước của tất cả các trường – Nếu trường dữ liệu của frame nhỏ hơn 46 byte, frame sẽ được đệm thêm trường pad để kích thước tối thiểu của nó là 46 byte.
a) 802.2
Khuôn dạng Ethernet 802.2 là khuôn dạng mặc định được sử dụng cho mạng Novell Netware 4.x và hệ điều hành mạng cao hơn. Khuôn dạng này hỗ trợ giao thức IPX/SPX cũng như giao thức TCP/IP và là khuôn dạng Ethernet thông thường nhất được sử dụng ngày nay. Các khuôn dạng này chứa một điểm truy nhập dịch vụ đích (Destination Service Access Point - DSAP) và một điểm truy nhập dịch vụ nguồn (Source Service Access Point - SSAP). Một điểm truy nhập dịch vụ (Service Access Point - SAP) định danh một nút hoặc quá trình bên trong, mà quá trình này sử dụng tầng con Logical Link Control của tầng Data Link. Mỗi quá trình xảy ra giữa nút nguồn và nút đích trên mạng có một SAP duy nhất.
b) 802.3
Kiểu khuôn dạng Ethernet 802.3 là kiểu khuôn dạng Novell Netware ban đầu. Nó dùng cho các mạng đang sử dụng Novell Netware 3.12 và các phiên bản thấp hơn. Giống như Ethernet 802.2, kiểu khuôn dạng này cũng hỗ trợ giao thức IPX/SPX, nhưng nó không hỗ trợ các giao thức khác như TCP/IP. Không có các bit điều khiển (DSAP và SSAP) bên trong khuôn dạng 802.3.
c) Ethernet II
Ethernet II là kiểu khuôn dạng Ethernet đầu tiên được phát triển bởi DEC, Intel và Xerox. Nó được phát triển trước chuẩn IEEE 802. Nó tương tự khuôn dạng Ethernet 802.3, nhưng không chứa trường length. Thay thế, khuôn dạng Ethernet II chứa trường Ethernet Type, mà nó cho phép phân biệt việc sử dụng các giao thức IPX/SPX, TCP/IP và AppleTalk (Nội dung các giao thức này xem lại ở chương 4)
d) Ethernet SNAP (Sub-Network Access Protocol)
Ethernet SNAP là một sự điều chỉnh của khuôn dạng Ethernet 802.2 và Ethernet II. Kiểu khuôn dạng này sử dụng cùng các trường điều khiển như khuôn dạng 802.2 – Destination Service Access Point (DSAP) và Source Service Access Point (SSAP). Nó cũng bổ sung trường Ethernet Type từ khuôn dạng Ethernet II cộng thêm một trường khác gọi là trường Organisation ID (OUI). Trường này định danh kiểu mạng mà các khuôn dạng đó đang hoạt động. Ethernet SNAP thì thích hợp với các giao thức IPX/SPX, TCP/IP và AppleTalk, nhưng khuôn dạng này hiếm khi được sử dụng.
Hình 5.12 Một khuôn dạng Ethernet 802.3 điển hình